第一章 动物的细胞和组织 第一节 细 胞 一 . 细胞的发现及细胞学说的建立 英国学者罗伯特?虎克（Robert Hooke）1665 年在他的著作?显微图谱?中首次描述细胞 的结构。因此细胞的发现就在 1665 年。 1838——1839 年，德国动物学家 Schwann、植物学家 Schleiden 提出细胞学说：一切 植物和动物都是由细胞组成，细胞是一切动植物的基本单位。细胞学说对生物学的发展具有 重要的作用。 二. 细胞的基本概念 1. 细胞的一般特征 z 一般比较微小，用显微镜才能看到。少数较大，如鸟类的卵。 z 细胞的形态和机能多种多样。 z 在形态结构方面，一般都有细胞膜、细胞质、细胞核的结构。 z 在机能方面，能利用能量和转变能量、有生物合成能力、有自我复制和繁殖能力。 z 协调细胞机体整体生命的能力。 2. 细胞的化学组成 z 细胞的组成元素： 有 24 种元素是细胞中具有的，也是生命所必须的。其中 C、H 、 O、N 、P 、S 对生命起特别重要作用，大部分有机分子是由这 6 种元素组成。还有 Ca、 K、 Na、 Cl、 Mg、 Fe 虽然在细胞中较少，但也是必须的。其它的 Mn、 I、 Mo、 Co、Zn 、Se 、Cu 、Cr 、Sn 、V 、Si 、F 微量元素也是生命不可缺少的。 z 细胞的分子组成： 都含有水、无机盐、核酸、蛋白质、脂类、糖，这些物质在细胞 内都有各自独特的生理机能。 3. 细胞的结构 原核细胞的结构 ： 与真核细胞的区别在于，没有高尔基体、线粒体和内质网等细胞器 （极少数例外） ；核区无核膜，也无核仁。 真核细胞的结构 ；真核细胞种类繁多，结构复杂。由于相关内容在中学涉及，以后有细 胞生物学课程进一步学习，在此仅简要介绍动物细胞的主要结构。. （1 ）细胞膜（cell membrane ）：是围绕在细胞外层，由脂类和蛋白质组成的薄膜。1972 年 S.J.Singer 和 G.Nicolson，提出流动镶嵌模型，主要观点是： z 膜的流动性。膜蛋白和膜脂均可侧向运动； z 膜蛋白分布的不对称性，有的镶嵌在膜表面，有的嵌入和横跨磷脂双分子层。 目前对它的认识总结是 ： z 具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子在水相中具有自发形成封闭的膜系统的性质， 以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相的磷脂双分子层是组成生物膜的基本构成成 分。 z 蛋白分子以不同的方式镶嵌在磷脂双分子中或结合在其表面。 z 生物膜可以看成是蛋白质在双层脂分子中的二维溶液。 （2 ）细胞质（cytoplasm ）：包括细胞质基质和细胞器。我们学习主要的细胞器。 z 内质网（endoplasmic reticulum） ：是由封闭的膜系统及其围成的腔形成互相沟通的 网状结构。根据结构和功能分为粗面内质网和光面内质网。粗面内质网的表面分布大 量的核糖体而得名，是内质网和核糖体共同形成的复合机能结构，有合成分泌性的蛋 白和多种膜蛋白。光面内质网是脂类合成的重要场所。 z 核糖体（ribosome）是合成蛋白质的细胞器，唯一的功能是按照 mRNA 的指令由氨基 酸合成多肽。是颗粒状结构，无膜包裹，主要成分是蛋白质和 RNA，二者靠共价键结 合在一起。 z 高尔基体（Golgi apparatus） ：由一些（4—8 个）排列整齐的扁平囊膜堆叠在一起， 由光滑的膜围绕而成。主要功能是将内质网合成的多种蛋白质进行加工、分类、包装， 然后分门别类地运送到细胞特定的部位或分泌到细胞外，它是细胞内大分子运输的一 个主要交通枢纽；还是细胞内糖类合成的工厂；与细胞的分泌活动有关；与蛋白的糖 基化及其修饰有关等等。 z 溶酶体（lysosome） ：单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。其主要 功能是细胞内的消化作用；还在维持细胞正常代谢活动及防御等方面起着重要作用， 特别在病理学中具有重要意义。 z 线粒体（mitochondrium） ：是细胞内的动力站。形状多样，以圆柱形和椭球形最多。 它是细胞内氧化还原反应的场所，三羧酸循环、氧化磷酸化反应是在线粒体的不同部 位上进行的，其中还存在着 DNA 基因组、核糖体以及与转录和翻译有关的组分。 （3 ）细胞核：是细胞遗传与代谢的调控中心。主要由核膜、染色质、核仁、核骨架组成。 是遗传信息的储存场所，在这里进行基因复制、转录和转录初产物的加工过程，从而控制细 胞的遗传和代谢活动。 三 动物细胞的周期 . 细胞从一次分裂开始到第二次分裂开始经历的过程称为一个细胞周期（cell cycle ） 。包 括一个有丝分裂期和一个分裂间期。 1. 有丝分裂期 z 前期：最明显的变化是染色质丝螺旋缠绕成显微镜下可见的有特定结构的、特定 数目的染色体，每个染色体包含有两个并列的染色单体。两个染色单体上各有一 个有 DNA 序列构成的着丝点。中心粒向细胞的两极移动，出现纺锤体。核仁和核 膜逐渐消失，染色体向细胞中央移动，直到排列到细胞的赤道上。这是进入下一 个分裂期。 z 中期：是从染色体到达细胞的赤道面、停止移动开始的。染色体在赤道面上呈辐 射状排列在纺锤体的周围。一些纺锤丝从纺锤体的两极分别与染色体的着丝点相 连，另有纺锤丝不与染色体相连，而是直接伸到中心粒。当染色体的着丝点分裂， 2 个染色单体分开，这时分裂进入下一个时期。 z 后期：从每个染色体的两个染色单体分开向两极移动开始，这分开的染色体称子 染色体。子染色体移向两极的整个过程，都属于后期。 z 末期：染色体移动停止，即进入末期。主要是进行核的重建和细胞质分裂。可见 核膜、核仁重新出现。染色体的浓缩状态逐渐降低，直到恢复成间期核的状态。 同时胞质发生分裂，在细胞的赤道区域缢缩，直到分裂成 2 个细胞。 2 分裂间期：细胞形态没有显著变化，但 Swift（1950）证明 DNA 的复制发生在此期。 z G1期：在细胞核和细胞质完成分裂后，进入G 1期。此期是细胞进行急剧合成的时 期。由于合成RNA和蛋白质，所以细胞体积、核仁增大。 z S 期：细胞完成 DNA 的复制和部分蛋白质的合成。到 S 末期，每一个染色体复制 成两个染色单体。 z G2期：是为有丝分裂做准备。此期，DNA合成终止，但仍进行着RNA和蛋白质的合 成。有丝分裂所需要的能源主要在此期准备。 第二节 多细胞动物的组织 多细胞动物中的体细胞开始有了分化，一群相同或相似的细胞及其相关的非细胞物质 彼此以一定的形式连接，形成一定的结构，担负一定的功能，称为组织（tissue） 一 . 细胞连接（cell junctions ） 动物细胞间的连接是细胞膜在相邻细胞之间分化而形成特定的连接，称为细胞连接。 脊椎动物的细胞连接主要有 3 中类型（ 见图 ）： 1. 桥粒： 在电镜下观察，上皮细胞之间，如皮肤、子宫颈等处的上皮细胞之间的连 接方式，呈纽扣状的斑块结构，这种结构就是桥粒。桥粒与细胞质溶胶中的中间纤 维连接，间接地连成相邻细胞的细胞骨架。 2. 紧密连接：是指相邻细胞之间的细胞膜紧密靠拢，膜之间不留空隙。使细胞层成为 一个完整的膜系统，完全封闭了细胞之间的通道，防止物质从细胞之间通过。例如， 肠壁的上皮细胞之间就有紧密连接，阻止了肠内与代谢无关的物质从细胞之间通 过。 3. 间隙连接： 是动物细胞间最多的连接方式。是指两细胞之间存在间隙（很窄， 2 —4nm 之间）。有一系列的通道贯穿在间隙之间，细胞质通过细胞之间存在的间隙 相通。只有离子和小分子物质可以通过间隙连接。 二 . 动物的组织 根据结构和功能的差异将动物的组织分为 4 类。 1. 上皮组织（epithelial tissue ）： 上皮组织细胞排列紧密，细胞间质很少。有单层上皮 和复层上皮之分。它主要在动物体表和消化管，以及各种管、腔、囊等的内表面上。 主要功能是保护、感觉、分泌、和吸收。还有一些特化的上皮细胞，如感觉上皮， 视网膜、鼻腔上皮，舌上的味蕾等。 2. 结缔组织（connective tissue ）：特点是具有发达的细胞间质，细胞分散于细胞间质中。 结缔组织种类多，一般分为疏松结缔组织、致密结缔组织、弹性结缔组织、网状结 缔组织、血组织、脂肪组织、骨骼组织。 3. 肌肉组织（ muscular tissue）：由肌肉细胞组成。肌肉细胞又称肌纤维，根据肌纤维的 结构和机能特点，肌肉组织可分为平滑肌、横纹肌和心肌。 4. 神经组织（nervous tissue ）：由神经细胞和神经胶质细胞组成。神经细胞具有高度发 达的感受刺激和传导兴奋的能力，神经胶质细胞有支持、营养、保护和修复的功能。 三 . 器官和组织 1. 器官： 如果不同的组织共同完成一定的生理功能，而且它们在一起形成了一定形态 特征和结构功能单位，这个整体称为器官。如眼、鼻、耳、肠等 2. 系统： 当若干器官一起共同完成生命的一项功能时，就构成系统。如消化系统、神 经系统、呼吸系统等。